第二章民用建筑供配电

1、第二章第二章 民用建筑供配民用建筑供配电电第一节第一节 照明供配电系统照明供配电系统 建筑电气照明的电气系统分为供电系统和配电系统两部分。供电系统包括供电电源和主接线，配电系统一般由配电装置及配电线路组成。电气照明的电气系统应满足用电设备对供电可靠性和对供电质量的要求，接线方式应力求简单可靠、操作安全、运行灵活和检修方便，并能适应用电系统的改建与扩展。一、照明供电系统、照明供电系统1.工业厂房的照明供电系统 工业企业中，一般都有变压器作低动力设备供电，照明设备用电一般也取自该变压器。2.大型民用建筑照明供电系统 大型民用建筑的用电等级多为一、二级负荷，并设有变配电所，如高层办公大楼、大型商场、

2、体育场馆、旅游宾馆等，它们都有很大的用电负荷，其中多数是动力。但是，照明负荷比例要比工业厂房中的比例大得多。3.普通民用建筑照明供电系统 普通民用建筑的用电设备容量较小，不专设变压器和配电所，由380/220V低压电源供电，电源线路一般只有1路进入建筑物内，由配电设备引入分配箱，见图2-4。 二、照明配电系统二、照明配电系统 配电系统进行电能分配和控制，它由配电装置及配电线路组成，一般一条进户线进入总配电装置，经总配电装置分配后，成为若干条干线，这些干线又把电能送至各分配电箱，经各分配电箱分配后成为若干条支线，最后到达各用电器。 配电系统分成多种形式，最常用的有放射式、树干式、混合式、链式等。

3、 1.放射式放射式配电系统从配电箱引出多条线路，每个线路都接一个用电设备或分配电箱。2.树干式树干式配电系统即一条供电干线上带多个用电设备或分配电箱。3. 链式 链式配电系统，与树干式不同的是其线路的分支点在用电设备上或分配电箱内，即后面设备的电源引自前面设备的端子。三、照明线路三、照明线路 照明线路一般由进户线、干线及支线组成，见图2-10。进户线是由建筑物外引到总配电箱的这一段线路，干线是从总配电箱到各分配电箱的线路，支线则是由分配电箱引到各用电器的线路。 四、照明线路控制四、照明线路控制五、照明线路的敷设1.进户线的敷设2.钢管配线 把电线穿在钢管内称为钢管配线。若钢管在建筑结构外表敷设

4、叫明敷设，埋设在建筑结构内部叫做暗敷设。第二节第二节 电力负荷分级与供电要求电力负荷分级与供电要求一、负荷分级 按照用电负荷对供电可靠性要求的不同，以及中断供电在政治上、经济上所造成的影响和损失的程度，把电力负荷分为三级。 1.1.一级负荷：一级负荷：中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成重大损失者。如医院手术室、矿井、消防设备等。重大损失者。如医院手术室、矿井、消防设备等。 供电要求：供电要求：双电源供电，必须增设应急电源。双电源供电，必须增设应急电源。 常用的应急电源有：常用的应急电源有： （1 1）柴油发电机组；）柴油发电机组； （2 2）供

5、电网络中独立于正常电源的专门馈电线路；）供电网络中独立于正常电源的专门馈电线路； （3 3）蓄电池。）蓄电池。 v 2.二级负荷：二级负荷：中断供电在政治、经济上造成较大损失者。中断供电在政治、经济上造成较大损失者。如大型的钢厂、化纤厂等。如大型的钢厂、化纤厂等。 供电要求：供电要求：两回路供电；负荷较小时可以一回专线供电。两回路供电；负荷较小时可以一回专线供电。 v 3.三级负荷：三级负荷：三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者均属三级负荷。述一、二级负荷者均属三级负荷。 供电要求：供电要求：对供电电源无特殊要求，一般为单回路供电。对供电电源

6、无特殊要求，一般为单回路供电。 第三节第三节 电力负荷计算电力负荷计算一、负荷计算的内容一、负荷计算的内容民用建筑供电系统的用电设备的工作制民用建筑供电系统的用电设备的工作制 ：%1000tttNNePP 1.连续工作制：设备在恒定负荷下运行，且运行时间长到足以使连续工作制：设备在恒定负荷下运行，且运行时间长到足以使达到若平衡状态。达到若平衡状态。 2.短时工作制：设备在恒定负荷下，运行时间短，停歇时间长。短时工作制：设备在恒定负荷下，运行时间短，停歇时间长。 3.断续周期工作制（负荷持续率）：设备周期性，时而工作时而断续周期工作制（负荷持续率）：设备周期性，时而工作时而停歇，如此反复运行，工

7、作周期一般不超过停歇，如此反复运行，工作周期一般不超过10分钟，工作时不足分钟，工作时不足以使设备达到热平衡状态。如电焊机、吊车电动机等。以使设备达到热平衡状态。如电焊机、吊车电动机等。 （1）负荷持续率：）负荷持续率： （2）设备容量换算：）设备容量换算： a)夏日负荷曲线夏日负荷曲线 b)冬日负荷曲线冬日负荷曲线 c)年负荷持续时间曲线年负荷持续时间曲线二、负荷曲线二、负荷曲线 1.定义：表示电力负荷随时间变动情况的一种图形。定义：表示电力负荷随时间变动情况的一种图形。 2.作用：从负荷曲线上可以掌握负荷变动规律，获得作用：从负荷曲线上可以掌握负荷变动规律，获得对设计和运行有用的资料。对设

8、计和运行有用的资料。 3.分类：分类： 根据时间长短：日有功负荷曲线、根据时间长短：日有功负荷曲线、 年负荷持续时间年负荷持续时间曲线、年每日最大负荷曲线等。曲线、年每日最大负荷曲线等。 根据功率：有功功率负荷曲线、无功功率负荷曲线。根据功率：有功功率负荷曲线、无功功率负荷曲线。负荷曲线、负荷计算所用的物理量：负荷曲线、负荷计算所用的物理量：1、年最大负荷、年最大负荷(Pmax)： 全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率功率,又叫半小时最大负荷又叫半小时最大负荷P30 。 2、年最大负荷利用小时、年最大负荷利用小时(Tmax) 一班

9、制：一班制：Tmax=18003600h；两班制：；两班制：Tmax=35004800h 三班制：三班制：Tmax=50007000h 3、平均负荷：、平均负荷： 4、负荷系数（负荷率）：、负荷系数（负荷率）： tWPtavNLPPK maxmaxPWTa三、按需要系数法确定计算负荷三、按需要系数法确定计算负荷计算负荷的方法计算负荷的方法 ： 需要系数法需要系数法：设备台数多，容量差别不大时采用。设备台数多，容量差别不大时采用。 二项式法二项式法： 设备台数少，容量差别悬殊时采用。设备台数少，容量差别悬殊时采用。 供电系统要安全可靠运行，电力变压器、开关设备、供电系统要安全可靠运行，电力变压器

10、、开关设备、导线、电缆必须选择合适，因此必须对各环节的电力负导线、电缆必须选择合适，因此必须对各环节的电力负荷进行计算。荷进行计算。 计算负荷的定义计算负荷的定义 ：通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。 优点：优点：如以计算负荷持续运行，其发热温度不会超过允许值 计算负荷的重要意义计算负荷的重要意义 ：是供电设计的基本依据基本依据WHY？1、需要系数法确定计算负荷、需要系数法确定计算负荷（1 1）基本公式：）基本公式：如图所如图所示示 用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷 用电设备组计算负荷用电设备组计算负荷： eWLeLPKKP30需要系数需要系数： W

11、LeLdKKKedPPK30 edPKP 30tan3030PQcos3030PSNUSI33030 如果是一台电机：如果是一台电机： cos30NNNUPII需要系数需要系数的取值的取值不含备用容量2 2、设备容量的计算、设备容量的计算 （1 1）连续工作制和短时工作制用电设备组：设备容量是）连续工作制和短时工作制用电设备组：设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和所有设备的铭牌额定容量之和。 （2 2）断续周期工作制用电设备组：必须进行负荷持）断续周期工作制用电设备组：必须进行负荷持续率换算。续率换算。 3 3、多组用电设备计算负荷的确定、多组用电设备计算负荷的确定 应该考虑各用电设备最大负荷

12、不同时出现的因素，应该考虑各用电设备最大负荷不同时出现的因素，对有功、无功负荷分别计入一个同时系数对有功、无功负荷分别计入一个同时系数 及及 pK qK 与用电设备组的工作制有关四、供电系统总计算负荷的确定四、供电系统总计算负荷的确定五、变电所的变压器容器和台数的确定五、变电所的变压器容器和台数的确定 单相用电设备组计算负荷的确定：单相用电设备组计算负荷的确定： 单相设备接在三相线路中，应尽可能均衡分配；单相设备接在三相线路中，应尽可能均衡分配； 单相设备的总容量单相设备的总容量不超过三相设备总容量的不超过三相设备总容量的15%15%，则不论单则不论单相设备如何分配，单相设备可与三相设备综合按

13、三相负荷平衡相设备如何分配，单相设备可与三相设备综合按三相负荷平衡计算；计算； 大于大于15%15%，则将单相设备换算为等效三相设备容量，再与三则将单相设备换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。相设备容量相加。 主要是为了使设备和导线电缆在计算电流通过时不致过热或烧毁，因此在接有较多单相设备的三相线路中，不论单相设备接于相电压还是接于线电压，只要三相负荷不平衡，就应以最大负荷相的有功负荷的就应以最大负荷相的有功负荷的3倍倍作为等效三相有功负荷，以满足系统安全运行的要求。 一、单相设备组等效三相负荷的计算一、单相设备组等效三相负荷的计算 按最大负荷所接单相设备的按最大负荷所接单相设备的3

14、 3倍计算：倍计算： 2 2、单相设备接于线电压时的等效三相负荷计算、单相设备接于线电压时的等效三相负荷计算 .3eePP 等效三相计算负荷则按前述需要系数法计算。等效三相计算负荷则按前述需要系数法计算。 1 1、单相设备接于相电压时的等效三相负荷计算、单相设备接于相电压时的等效三相负荷计算 .3ee mPP（1）. 单相设备接于同一线电压时3 3、单相设备分别接于线电压和相电压时的等效三相负荷计算、单相设备分别接于线电压和相电压时的等效三相负荷计算 先将接于线电压的设备换算到接于相电压的设备容量，然后分相计算先将接于线电压的设备换算到接于相电压的设备容量，然后分相计算各相设备容量和计算负荷，

15、计算公式如下：各相设备容量和计算负荷，计算公式如下： （2）. 单相设备接于不同线电压时按等效发热原理等效，三相设备容量为123(33)ePPP11223tan(33)taneQPPCAACAABAABAPpPpPABBABBCBBCBPpPPPBCCBCCACCACPpPPPCAACAABAABAPqPqQABBABBCBBCBPqPqQBCCBCCACCACPqPqQAABpAABp等换算系数可查表等换算系数可查表总的等效三相计算负荷为总的等效三相计算负荷为：mPP.30303.30303mQQ23023030QPS参考参考例题例题：四、供电系统的计算负荷及年耗电量的计算四、供电系统的计算

16、负荷及年耗电量的计算一一. . 工厂计算负荷的确定工厂计算负荷的确定工厂计算负荷是选择工厂电源进线及主要电气设备包括主变压器的基工厂计算负荷是选择工厂电源进线及主要电气设备包括主变压器的基本依据，也是计算工厂功率因数和无功补偿容量的基本依据。本依据，也是计算工厂功率因数和无功补偿容量的基本依据。edPKP 30AaWa (一一) 按需要系数法确定工厂计算负荷按需要系数法确定工厂计算负荷 (二二) 按年产量估算工厂计算负荷按年产量估算工厂计算负荷maxmax30TWPPa式中式中A为工厂的年产量；为工厂的年产量；a为单位产品耗电量。为单位产品耗电量。 全厂的有功计算负荷：全厂的有功计算负荷：工厂

17、全年耗电量：工厂全年耗电量：工厂的有功计算负荷：工厂的有功计算负荷： ( (三三) ) 按逐级计算法确定工厂计算负荷按逐级计算法确定工厂计算负荷工厂的计算负荷工厂的计算负荷P P30(1)30(1)，应该，应该是高压母线上所有高压配电线是高压母线上所有高压配电线路计算负荷之和，再乘上一个路计算负荷之和，再乘上一个同时系数。高压配电线路的计同时系数。高压配电线路的计算负荷算负荷P P30(2)30(2)，应该是该线路，应该是该线路所供车间变电所低压侧的计算所供车间变电所低压侧的计算负荷负荷P P30(3) 30(3) ，加上变压器的功，加上变压器的功率损耗率损耗PT PT 和高压配电线路的和高压

18、配电线路的功率损耗功率损耗PWLPWL ，.如此如此逐级计算即可求得供电系统中逐级计算即可求得供电系统中所有元件的计算负荷。即所有元件的计算负荷。即peKPP)1(301)2(30)2(30WLTPPPP2303WLWLPI R2303WLWLQI X (1). (1). 线路功率损耗的计算线路功率损耗的计算线路功率损耗包括有功和无功两部分。线路功率损耗包括有功和无功两部分。1 1）. . 线路的有功功率损耗线路的有功功率损耗2 2）. . 线路的无功功率损耗线路的无功功率损耗(2). (2). 变压器功率损耗的计算变压器功率损耗的计算变压器功率损耗也包括有功和无功两部分。变压器功率损耗也包括

19、有功和无功两部分。1 1）变压器的有功功率损耗）变压器的有功功率损耗变压器的有功功率损耗又由两部分组成：变压器的有功功率损耗又由两部分组成：. . 变压器铁心中的有功功率损耗，即铁损变压器铁心中的有功功率损耗，即铁损PFePFe。铜损与负荷电流（或功率）的平方成正比。铜损与负荷电流（或功率）的平方成正比。. . 变压器有负荷时其一、二次绕组中的有功功率损耗，即铜损变压器有负荷时其一、二次绕组中的有功功率损耗，即铜损PCuPCu。 用来产生主磁通即产生励磁电流的一部分无功功率，用Q0表示。它只与绕组电压有关，与负荷无关。它与励磁电流（或近似地与空载电流）成正比，即2）变压器的无功功率损耗）变压器

20、的无功功率损耗变压器的无功功率损耗也由两部分组成：00%100NIQS 消耗在变压器一、二次绕组电抗上的无功功率。额定负荷下的这部分无功功率损耗用QN表示。由于变压器绕组的电抗远大于电阻，因此QN近似地与短路电压（即阻抗电压）成正比，即%100kNNUQS300.01TPS300.05TQS 简化公式计算S30为变压器二次侧的视在计算负荷 ( (四四) )工厂的功率因数，无功补偿及补偿后的工厂计算负荷工厂的功率因数，无功补偿及补偿后的工厂计算负荷1.1.工厂的功率因数工厂的功率因数 （1 1）瞬时功率因数：）瞬时功率因数：（2）平均功率因数：）平均功率因数：（3）最大负荷功率因数：）最大负荷功

21、率因数： 供电营业规则供电营业规则规定：规定：“用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到下列规定：的功率因数应达到下列规定：100kVA100kVA及以上高压供电的用户功率因数为及以上高压供电的用户功率因数为0.900.90以上。其他电力用户和大、中型电力排灌站、趸购转售企业，功率因以上。其他电力用户和大、中型电力排灌站、趸购转售企业，功率因数为数为0.850.85以上。以上。”并规定，凡功率因数未达到上述规定的，应增添无功补并规定，凡功率因数未达到上述规定的，应增添无功补偿装置，通常采用并联电容器进行补偿。这里所指功率因数，即为最大负偿装置，通常采用并联电容器进行补偿。这里所指功率因数，即为最大负荷时功率